JP2018148179A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】スクラブ洗浄された基板の上面に残留する汚染の量を低減でき、基板の清浄度を高める。
【解決手段】基板Ｗを回転させながらブラシ２１の下面を基板Ｗの上面に沿って移動させる。ブラシ２１およびスプレーノズル２２を離陸位置から下側非接触位置まで上方に移動させることにより、ブラシ２１の下面を基板Ｗの上面から離す。ブラシ２１およびスプレーノズル２２が下側非接触位置に位置している状態でスプレーノズル２２に複数の液滴を生成させることにより、複数の液滴を基板Ｗの上面に衝突させ、その後、基板Ｗの上面に衝突した複数の液滴を、ブラシ２１の下面に供給しながらブラシ２１の下面と基板Ｗの上面との間の隙間から排出する。
【選択図】図５Ｇ

Description

本発明は、基板を処理する基板処理方法および基板処理装置に関する。処理対象の基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。
半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板を処理する基板処理装置が用いられる。
特許文献１には、スクラブ洗浄を行う枚葉式の基板処理装置が開示されている。ブラシは、最初に基板の上面中央部に押し付けられる。その後、ブラシは、基板の上面中央部と基板の上面外周部との間を移動する。続いて、ブラシが、基板の上面外周部から上方に移動し、基板の上面から離れる。ブラシが基板から離れた後は、基板を乾燥させるために、基板を高速回転させて、純水などの基板上の液体を基板の周囲に振り切る。基板から離れたブラシは、待機ポッドで洗浄され、次の基板の洗浄に備えられる。
特開２０１５−１９０２４号公報
特許文献１では、ブラシが基板の上面中央部に最初に接触し、その後、基板の上面外周部から上方に離れる。このような処理では、ブラシの跡が、基板の上面中央部と基板の上面外周部とに残る場合がある。図８は、基板の上面中央部と基板の上面外周部とに残るブラシの跡の例を示している。これは、基板の上面中央部と基板の上面外周部とに汚染が残留していることを意味する。
基板の上面中央部は、ブラシが最初に接触する領域である。基板の上面外周部は、ブラシが離れる領域である。基板の上面中央部に汚染が残る原因は、ブラシが基板に押し付けられたときに、ブラシに残留していた汚染が基板に転移するためであると考えられる。基板の上面外周部に汚染が残る原因は、ブラシが基板から上方に離れるときに、スクラブ洗浄中にブラシの下面に集まった汚染が基板上に残るためであると考えられる。
そこで、本発明の目的の一つは、スクラブ洗浄された基板の上面に残留する汚染の量を低減でき、基板の清浄度を高めることができる、基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、水平に保持された基板の上面に押し付けられる下面と、前記下面の中央部で開口する中央開口と、前記中央開口から上方に延びるノズル挿入穴と、を含むブラシと、前記ノズル挿入穴に挿入されており、前記中央開口を通じて前記基板の上面の方に飛散する複数の液滴を生成するスプレーノズルと、を備える基板処理装置によって実行される基板処理方法である。
前記基板処理方法は、前記ブラシおよびスプレーノズルを着陸位置まで下方に移動させることにより、前記ブラシの下面を前記基板の上面に接触させるブラシ着陸工程と、前記基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに前記基板を回転させながら、前記ブラシおよびスプレーノズルを前記回転軸線に直交する水平な径方向に前記着陸位置から離陸位置まで移動させることにより、前記ブラシの下面を前記基板の上面に沿って移動させるスクラブ洗浄工程と、前記ブラシおよびスプレーノズルを前記離陸位置から下側非接触位置まで上方に移動させることにより、前記ブラシの下面を前記基板の上面から離すブラシ離陸工程と、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記下側非接触位置に位置している状態で前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させることにより、前記複数の液滴を前記基板の上面に衝突させ、その後、前記基板の上面に衝突した前記複数の液滴を、前記ブラシの下面に供給しながら前記ブラシの下面と前記基板の上面との間の隙間から排出する離陸時スプレー工程とを含む。
この構成によれば、ブラシおよびスプレーノズルを着陸位置に向けて下方に移動させる。これにより、ブラシの下面が基板の上面に近づき、基板の上面内の着陸領域に接触する。その後、基板が鉛直な回転軸線まわりに回転しており、ブラシの下面が基板の上面に接触している状態で、ブラシを着陸位置から離陸位置まで径方向に移動させる。これにより、ブラシの下面が基板の上面に擦り付けられ、基板の上面がブラシで洗浄される。
その後、ブラシおよびスプレーノズルを離陸位置から下側非接触位置まで上方に移動させる。これにより、ブラシの下面が基板の上面内の離陸領域から離れる。この状態で、スプレーノズルが複数の液滴を生成する。複数の液滴は、ブラシの下面で開口する中央開口を下方に通過して、基板の上面内の離陸領域に衝突する。ブラシが基板から離れるときに離陸領域に残った汚染は、液滴の衝突による衝撃で基板から除去される。
スプレーノズルによって生成された複数の液滴は、基板の上面に衝突した後、ブラシの下面と基板の上面との間の隙間を外方に通過する。この隙間を通過する液体の一部は、ブラシの下面に供給される。これにより、ブラシの下面に付着している汚染が洗い流される。さらに、複数の液滴は、基板の上面内の衝突領域に衝突した後、衝突領域から放射状に広がる。つまり、基板に衝突した液体は、衝突領域から複数の方向に広がる。そのため、液体が一つの方向だけに流れる場合と比較して、ブラシの下面内のより広い範囲から汚染を除去できる。
このように、ブラシの下面に付着している汚染を洗い流すことができ、汚染の残留量を低減できるので、ブラシを次の基板に接触させたときに、ブラシの下面から基板の上面内の着陸領域に移る汚染の量を低減できる。さらに、ブラシの下面が基板の上面から離れた後に、複数の液滴を基板の上面内の離陸領域に衝突させるので、離陸領域に残留する汚染の量を低減できる。これにより、基板の上面に残留する汚染の量を低減でき、基板の清浄度を高めることができる。
請求項２に記載の発明は、前記離陸時スプレー工程は、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記離陸位置から上方に移動する前に、前記スプレーノズルに前記複数の液滴の生成を開始させる離陸前スプレー開始工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法である。
この構成によれば、ブラシの下面が基板の上面に接触している状態で、スプレーノズルが複数の液滴を生成する。ブラシの下面が基板の上面に接触しているときは、ブラシの下面で開口する中央開口が基板の上面で塞がれているので、ノズル挿入穴内で複数の液滴が生成されると、ノズル挿入穴内の圧力が高まる。したがって、ブラシの下面は、ノズル挿入穴内の圧力が高い状態で基板の上面から上方に離れる。
ブラシの下面が基板の上面から離れたとき、ノズル挿入穴内の液体は、ノズル挿入穴内の圧力でブラシの中央開口から下方に排出され、ブラシの下面と基板の上面との間の隙間を放射状に飛散する。ブラシと基板との間の隙間を高速で通過する液体は、ブラシの下面や基板の上面に付着している汚染に衝突する。これにより、ブラシの下面と基板の上面とに付着している汚染を除去でき、これらに残留する汚染の量を低減できる。
請求項３に記載の発明は、前記ブラシおよびスプレーノズルを前記下側非接触位置から上側非接触位置まで上方に移動させるブラシ上昇工程と、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記上側非接触位置に位置している状態で前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させる離陸後スプレー工程とをさらに含む、請求項１または２に記載の基板処理方法である。
この構成によれば、ブラシおよびスプレーノズルを下側非接触位置の上方の上側非接触位置に位置させながら、スプレーノズルに複数の液滴を生成させる。複数の液滴は、通常、スプレーノズルの下端部から直線状に飛散するのではなく、スプレーノズルの下端部から円錐状に広がりながら下方に飛散する。スプレーノズルが基板から遠ざかると、複数の液滴が衝突する基板の上面内の衝突領域の外径が増加する。したがって、スプレーノズルを上側非接触位置に位置させることにより、基板の上面内のより広い範囲に複数の液滴を衝突させることができ、ブラシの下面から基板の上面に転移した汚染の残留量を低減できる。
請求項４に記載の発明は、前記ブラシの下面が前記基板の上面から上方に離れる前記基板の上面内の離陸領域の上方で、前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させながら、前記ブラシおよびスプレーノズルを前記径方向に移動させる移動スプレー工程をさらに含む、請求項１または２に記載の基板処理方法である。
この構成によれば、ブラシの下面が基板の上面内の離陸領域から上方に離れた状態で、スプレーノズルに複数の液滴を生成させ、ブラシおよびスプレーノズルを径方向に移動させる。複数の液滴が衝突する基板の上面内の衝突領域は、スプレーノズルの移動に伴って径方向に移動する。これにより、離陸領域を含む基板の上面内のより広い範囲に液滴を衝突させることができ、離陸領域に残留する汚染の量をさらに低減できる。
請求項５に記載の発明は、前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させながら、前記ブラシおよびスプレーノズルを前記着陸位置から前記離陸位置の方に前記径方向に移動させる着陸時スプレー工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この構成によれば、スプレーノズルに複数の液滴を生成させながら、ブラシおよびスプレーノズルを着陸位置から離陸位置の方に径方向に移動させる。ブラシが着陸位置に配置されると、ブラシの下面は、基板の上面内の着陸領域に接触する。このとき、ブラシの下面に残留している汚染は着陸領域に転移し得る。複数の液滴が衝突する基板の上面内の衝突領域は、径方向へのスプレーノズルの移動に伴って着陸領域に重なる。ブラシから着陸領域に移った汚染は、液滴の衝突による衝撃で除去される。これにより、基板の上面に残留する汚染の量を低減でき、基板の清浄度を高めることができる。
請求項６に記載の発明は、前記着陸時スプレー工程は、少なくとも、前記複数の液滴が衝突する前記基板の上面内の衝突領域が、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記着陸位置に配置されたときに前記ブラシの下面が接触する前記基板の上面内の着陸領域の外縁に達するまで、前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させる工程である、請求項５に記載の基板処理方法である。
この構成によれば、液滴が衝突する衝突領域が基板の上面内を径方向に移動する。ブラシおよびスプレーノズルが着陸位置に配置されたときにブラシの下面が接触する着陸領域は、衝突領域を取り囲む環状の領域である。衝突領域は、径方向へのスプレーノズルの移動に伴って着陸位置の内縁を通過する。液滴の生成は、少なくとも衝突領域が着陸領域の外縁に達するまで継続される。したがって、着陸領域の各部に液滴を衝突させることができ、基板の上面に残留する汚染の量を低減できる。
請求項７に記載の発明は、前記着陸時スプレー工程は、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記着陸位置に移動する前に、前記スプレーノズルに前記複数の液滴の生成を開始させる着陸前スプレー開始工程を含む、請求項５または６に記載の基板処理方法である。
この構成によれば、ブラシが基板の上面に接触する前に、スプレーノズルが液滴の生成を開始する。この状態で、ブラシおよびスプレーノズルを着陸位置まで下降させる。さらに、ブラシおよびスプレーノズルを着陸位置から離陸位置の方に径方向に移動させる。したがって、ブラシおよびスプレーノズルが着陸位置に移動した後に液滴の生成を開始する場合と比較して、スムーズにブラシおよびスプレーノズルを着陸位置から離陸位置の方に移動させることができる。
請求項８に記載の発明は、前記スクラブ洗浄工程は、前記着陸位置から前記離陸位置までの範囲の少なくとも一部において前記スプレーノズルに前記複数の液滴の生成を停止させながら、前記ブラシおよびスプレーノズルを前記径方向に移動させるスプレー停止中スクラブ洗浄工程を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この構成によれば、ブラシの下面が基板の上面に接触しており、スプレーノズルが液滴の生成を停止している状態で、ブラシおよびスプレーノズルを径方向に移動させる。ブラシの下面を基板の上面に接触させながら、スプレーノズルに液滴を生成させると、ブラシに設けられたノズル挿入穴内の圧力が高まるので、ブラシを基板から浮き上がらせる力が発生し得る。これは、ブラシを基板に押し付ける力が弱まることを意味する。したがって、液滴の生成を停止しながら、ブラシを基板の上面に押し付けることにより、汚染の除去率の低下を抑制または防止することができる。
請求項９に記載の発明は、前記ノズル挿入穴内の流体を前記ノズル挿入穴の内周面から前記ブラシの外面まで延びる逃がし穴を通じて排出する流体排出工程をさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
ブラシの外面は、ブラシの下面以外の面を意味する。ブラシの外面は、ノズル挿入穴の内周面と同軸のブラシの外周面であってもよいし、ブラシの上面であってもよいし、これら以外の面であってもよい。逃がし穴は、ブラシの外面および下面の両方で開口していてもよい。ブラシが複数の微細孔を有するスポンジである場合、逃がし穴の内径は、微細孔の内径よりも大きい。
この構成によれば、ブラシに設けられたノズル挿入穴内の流体が、ブラシの中央開口ではなく、逃がし穴を通じてブラシの外に排出される。したがって、ブラシの下面を基板の上面に接触させながら、スプレーノズルに液滴を生成させたとしても、ノズル挿入穴内の圧力が上がり難い。これにより、ブラシによる洗浄力の低下を抑制または防止することができる。
前記目的を達成するための請求項１０記載の発明は、基板を水平に保持しながら、前記基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板保持手段と、前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に押し付けられる下面と、前記下面の中央部で開口する中央開口と、前記中央開口から上方に延びるノズル挿入穴と、を含むブラシと、前記ノズル挿入穴に挿入されており、前記中央開口を通じて前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面の方に飛散する複数の液滴を生成するスプレーノズルと、前記ブラシおよびスプレーノズルを移動させる駆動手段と、前記スプレーノズルおよび駆動手段を制御する制御装置とを備える、基板処理装置である。
前記制御装置は、前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを着陸位置まで下方に移動させることにより、前記ブラシの下面を前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に接触させるブラシ着陸工程と、前記基板保持手段に前記基板を前記回転軸線まわりに回転させながら、前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを前記回転軸線に直交する水平な径方向に前記着陸位置から離陸位置まで移動させることにより、前記ブラシの下面を前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に沿って移動させるスクラブ洗浄工程と、前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを前記離陸位置から下側非接触位置まで上方に移動させることにより、前記ブラシの下面を前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面から離すブラシ離陸工程と、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記下側非接触位置に位置している状態で前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させることにより、前記複数の液滴を前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に衝突させ、その後、前記基板の上面に衝突した前記複数の液滴を、前記ブラシの下面に供給しながら前記ブラシの下面と前記基板の上面との間の隙間から排出する離陸時スプレー工程とを実行する。この構成によれば、請求項１に係る発明に関して述べた作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
請求項１１に記載の発明は、前記離陸時スプレー工程は、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記離陸位置から上方に移動する前に、前記スプレーノズルに前記複数の液滴の生成を開始させる離陸前スプレー開始工程を含む、請求項１０に記載の基板処理装置である。この構成によれば、請求項２に係る発明に関して述べた作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
請求項１２に記載の発明は、前記制御装置は、前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを前記下側非接触位置から上側非接触位置まで上方に移動させるブラシ上昇工程と、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記上側非接触位置に位置している状態で前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させる離陸後スプレー工程とをさらに実行する、請求項１０または１１に記載の基板処理装置である。この構成によれば、請求項３に係る発明に関して述べた作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
請求項１３に記載の発明は、前記制御装置は、前記ブラシの下面が前記基板の上面から上方に離れる前記基板の上面内の離陸領域の上方で、前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させながら、前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを前記径方向に移動させる移動スプレー工程をさらに実行する、請求項１０または１１に記載の基板処理装置である。この構成によれば、請求項４に係る発明に関して述べた作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
請求項１４に記載の発明は、前記制御装置は、前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させながら、前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを前記着陸位置から前記離陸位置の方に前記径方向に移動させる着陸時スプレー工程をさらに実行する、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成によれば、請求項５に係る発明に関して述べた作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
請求項１５に記載の発明は、前記着陸時スプレー工程は、少なくとも、前記複数の液滴が衝突する前記基板の上面内の衝突領域が、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記着陸位置に配置されたときに前記ブラシの下面が接触する前記基板の上面内の着陸領域の外縁に達するまで、前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させる工程である、請求項１４に記載の基板処理装置である。この構成によれば、請求項６に係る発明に関して述べた作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
請求項１６に記載の発明は、前記着陸時スプレー工程は、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記着陸位置に移動する前に、前記スプレーノズルに前記複数の液滴の生成を開始させる着陸前スプレー開始工程を含む、請求項１４または１５に記載の基板処理装置である。この構成によれば、請求項７に係る発明に関して述べた作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
請求項１７に記載の発明は、前記スクラブ洗浄工程は、前記着陸位置から前記離陸位置までの範囲の少なくとも一部において前記スプレーノズルに前記複数の液滴の生成を停止させながら、前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを前記径方向に移動させるスプレー停止中スクラブ洗浄工程を含む、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成によれば、請求項８に係る発明に関して述べた作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
請求項１８に記載の発明は、前記ブラシは、前記ノズル挿入穴の内周面から前記ブラシの外面まで延びる逃がし穴をさらに含む、請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成によれば、請求項９に係る発明に関して述べた作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
本発明の一実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理ユニットの内部を水平に見た模式図である。 処理ユニットの内部を上から鉛直に見た模式図である。 ブラシおよびスプレーノズルを示す模式図である。 基板処理装置によって実行される基板の処理の一例を説明するための工程図である。 基板処理装置によって実行される基板の処理の一例を説明するための工程図である。 処理が実行されているときの基板の様子を示す模式図である。 処理が実行されているときの基板の様子を示す模式図である。 処理が実行されているときの基板の様子を示す模式図である。 処理が実行されているときの基板の様子を示す模式図である。 処理が実行されているときの基板の様子を示す模式図である。 処理が実行されているときの基板の様子を示す模式図である。 処理が実行されているときの基板の様子を示す模式図である。 処理が実行されているときの基板の様子を示す模式図である。 処理が実行されているときの基板の様子を示す模式図である。 処理が実行されているときの基板の様子を示す模式図である。 基板の処理の他の例が実行されているときの基板の様子を示す模式図である。 本発明の他の実施形態に係るブラシおよびスプレーノズルを示す模式図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るブラシおよびスプレーノズルを示す模式図である。 スクラブ洗浄が行われた基板の上面に残ったブラシの跡を示す模式図である。
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１に備えられた処理ユニット２の内部を水平に見た模式図である。図１は、ブラシ２１およびスプレーノズル２２が中央上位置に配置されている状態を示している。図２は、処理ユニット２の内部を上から鉛直に見た模式図である。図３は、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を示す模式図である。
図１に示すように、基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円板状の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、処理液や処理ガスなどの処理流体で基板Ｗを処理する複数の処理ユニット２と、複数の処理ユニット２に基板Ｗを搬送する搬送ロボット（図示せず）と、基板処理装置１を制御する制御装置３とを含む。制御装置３は、プログラム等の情報を記憶するメモリー３ｍとメモリー３ｍに記憶された情報にしたがって基板処理装置１を制御するプロセッサー３ｐとを含むコンピュータである。
処理ユニット２は、内部空間を有する箱形のチャンバー４と、１枚の基板Ｗをチャンバー４内で水平に保持しながら基板Ｗの中央部を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンチャック５と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗから外方に排出された処理液を受け止める筒状のカップ９とを含む。
スピンチャック５は、水平な姿勢で保持された円板状のスピンベース７と、スピンベース７の上方で基板Ｗを水平な姿勢で保持する複数のチャックピン６と、スピンベース７と複数のチャックピン６とを回転させることにより回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させるスピンモータ８とを含む。スピンチャック５は、複数のチャックピン６を基板Ｗの外周面に接触させる挟持式のチャックに限らず、非デバイス形成面である基板Ｗの裏面（下面）をスピンベース７の上面に吸着させることにより基板Ｗを水平に保持するバキューム式のチャックであってもよい。
カップ９は、スピンチャック５を取り囲む筒状の案内部９ｂと、案内部９ｂの上端部から回転軸線Ａ１に向かって斜め上に延びる筒状の傾斜部９ａと、上向きに開いた環状の溝を案内部９ｂと共に形成する液受部９ｃとを含む。図２に示すように、傾斜部９ａは、基板Ｗおよびスピンベース７よりも大きい内径を有する円環状の上端を含む。傾斜部９ａの上端は、カップ９の上端に相当する。カップ９の上端は、平面視で基板Ｗおよびスピンベース７を取り囲んでいる。
図１に示すように、処理ユニット２は、スピンチャック５が基板Ｗを保持する保持位置よりもカップ９の上端が上方に位置する上位置（図１に示す位置）と、カップ９の上端が保持位置よりも下方に位置する下位置との間で、カップ９を鉛直に昇降させるカップ昇降ユニット１０を含む。処理液が基板Ｗに供給されるとき、カップ９は上位置に配置される。基板Ｗから外方に飛散した処理液は、傾斜部９ａによって受け止められた後、案内部９ｂによって液受部９ｃ内に集められる。
処理ユニット２は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に向けてリンス液を下方に吐出するリンス液ノズル１１を含む。リンス液ノズル１１は、リンス液バルブ１２が介装されたリンス液配管１３に接続されている。リンス液ノズル１１は、チャンバー４内の所定位置で固定されている。処理ユニット２は、リンス液ノズル１１から吐出されたリンス液が基板Ｗに供給される処理位置とリンス液ノズル１１が平面視で基板Ｗから離れた待機位置との間でリンス液ノズル１１を水平に移動させるノズル移動ユニットを備えていてもよい。
リンス液バルブ１２が開かれると、リンス液が、リンス液配管１３からリンス液ノズル１１に供給され、リンス液ノズル１１から吐出される。リンス液は、たとえば、純水（脱イオン水：Ｄeionized water）である。リンス液は、純水に限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。
処理ユニット２は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に押し付けられるブラシ２１と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に複数の液滴を衝突させるスプレーノズル２２とを含む。処理ユニット２は、さらに、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を保持する可動アーム２３と、可動アーム２３を移動させる駆動機構２４とを含む。駆動機構２４は、可動アーム２３を鉛直に移動させる鉛直駆動機構２４ａと、鉛直駆動機構２４ａを水平に移動させることにより可動アーム２３を水平に移動させる水平駆動機構２４ｂとを含む。
スプレーノズル２２は、たとえば、その内部または外部で液体と気体とを衝突させることにより、基板Ｗの上面に向かって下方に飛散する複数の液滴を生成する二流体ノズルである。図３は、スプレーノズル２２が外部混合型の二流体ノズルである例を示している。スプレーノズル２２は、基板Ｗの上面に向けて液体を吐出する液体吐出口２２ａと、液体吐出口２２ａから吐出された液体に衝突する気体を吐出する気体吐出口２２ｂとを含む。液体吐出口２２ａおよび気体吐出口２２ｂは、スプレーノズル２２の下端部に設けられている。スプレーノズル２２の下端部は、ブラシ２１の内部に配置されている。液体吐出口２２ａは、スプレーノズル２２の中心線に重なる円形であり、気体吐出口２２ｂは、液体吐出口２２ａを取り囲む環状である。
スプレーノズル２２は、スプレーノズル２２に供給される液体を案内する液体配管２６と、スプレーノズル２２に供給される気体を案内する気体配管２８とに接続されている。スプレーノズル２２に対する液体の供給および供給停止を切り替える液体バルブ２５は、液体配管２６に介装されている。スプレーノズル２２に対する気体の供給および供給停止を切り替える気体バルブ２７は、気体配管２８に介装されている。スプレーノズル２２に供給される液体は、たとえば、純水であり、スプレーノズル２２に供給される気体は、たとえば、窒素ガスである。純水以外の液体がスプレーノズル２２に供給されてもよい。同様に、窒素ガス以外の気体がスプレーノズル２２に供給されてもよい。
水平駆動機構２４ｂは、鉛直駆動機構２４ａを移動させる動力を発生するアクチュエータと、アクチュエータの動力を鉛直駆動機構２４ａに伝達する伝達機構とを含む。図２に示すように、水平駆動機構２４ｂは、平面視で基板Ｗの中央部を通る直線状の経路Ｐ１に沿ってブラシ２１およびスプレーノズル２２を水平に移動させるスライド機構である。水平駆動機構２４ｂは、平面視で基板Ｗの中央部を通る円弧状の経路に沿ってブラシ２１およびスプレーノズル２２を水平に移動させる旋回機構であってもよい。
水平駆動機構２４ｂは、経路Ｐ１上の任意の位置でブラシ２１およびスプレーノズル２２を静止させることができる。待機位置Ｐｓ、中央位置Ｐｃ、および外周位置Ｐｅは、いずれも経路Ｐ１上の位置である。待機位置Ｐｓは、平面視でブラシ２１がカップ９のまわりに位置する位置である。中央位置Ｐｃは、平面視でブラシ２１が基板Ｗの中央部に重なる位置である。外周位置Ｐｅは、平面視でブラシ２１が基板Ｗの外周部に重なる位置である。外周位置Ｐｅは、中央位置Ｐｃに対して待機位置Ｐｓ側の位置であってもよいし、中央位置Ｐｃに対して待機位置Ｐｓとは反対側の位置であってもよい。
中央位置Ｐｃは、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面から上方に離れた中央上位置と、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面に接触する中央下位置とを含む。同様に、外周位置Ｐｅは、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面から上方に離れた外周上位置と、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面に接触する外周下位置とを含む。中央上位置および中央下位置は、平面視で互いに重なる位置であり、外周上位置および外周下位置は、平面視で互いに重なる位置である。待機位置Ｐｓは、中央上位置および外周上位置と高さが等しい待機上位置と、待機上位置の下方の位置である待機下位置とを含む。
鉛直駆動機構２４ａは、可動アーム２３を移動させる動力を発生するアクチュエータと、アクチュエータの動力を可動アーム２３に伝達する伝達機構とを含む。鉛直駆動機構２４ａは、中央上位置から中央下位置までの任意の位置でブラシ２１およびスプレーノズル２２を静止させることができる。同様に、鉛直駆動機構２４ａは、外周上位置から外周下位置までの任意の位置でブラシ２１およびスプレーノズル２２を静止させることができ、待機上位置から待機下位置までの任意の位置でブラシ２１およびスプレーノズル２２を静止させることができる。
図２に示すように、処理ユニット２は、待機下位置に位置するブラシ２１を収容する筒状の待機ポッド３１を含む。待機ポッド３１は、平面視でカップ９のまわりに配置されている。待機ポッド３１は、待機上位置に位置するブラシ２１の下方に配置されている。ブラシ２１が待機上位置および待機下位置のいずれに配置されているときでも、ブラシ２１は待機ポッド３１に重なる。
待機ポッド３１は、待機ポッド３１内の空間に向けて洗浄液を吐出する複数の洗浄液吐出口３１ａと、各洗浄液吐出口３１ａに洗浄液を導く洗浄液流路３１ｂとを含む。洗浄液流路３１ｂは、洗浄液バルブ３２が介装された洗浄液配管３３に接続されている。洗浄液は、たとえば、純水である。洗浄液は、純水に限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。洗浄液は、リンス液と同種の液体であってもよいし、リンス液とは異なる種類の液体であってもよい。
次に、図３を参照して、ブラシ２１およびスプレーノズル２２とこれらに関連する構成について詳細に説明する。
図３（ａ）は、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を水平に見た部分断面図である。図３（ｂ）は、ブラシ２１を下から鉛直に見た模式図である。図３（ｃ）は、可動アーム２３をボルト４７の軸方向に見た模式図である。図３（ｂ）では、液体吐出口２２ａおよび気体吐出口２２ｂを黒で塗りつぶしている。
図３（ａ）に示すように、可動アーム２３は、ブラシ２１を保持するブラシアーム４３と、スプレーノズル２２を保持するノズルアーム４２と、ブラシアーム４３およびノズルアーム４２を保持するメインアーム４１とを含む。メインアーム４１は、水平に延びる水平部４１ａと、水平部４１ａの先端から鉛直下方に延びる鉛直部４１ｂとを含む。ブラシアーム４３およびノズルアーム４２は、鉛直部４１ｂに対して水平部４１ａとは反対の方向に水平に延びている。ブラシアーム４３は、ノズルアーム４２の下方に配置されており、平面視でノズルアーム４２に重なっている。
スプレーノズル２２は、ノズルアーム４２を鉛直に貫通する貫通穴４２ｈに挿入されており、ノズルアーム４２に固定されている。スプレーノズル２２は、さらに、ブラシアーム４３を鉛直に貫通する通り穴４３ｈに挿入されており、ブラシアーム４３から下方に突出している。ブラシ２１は、ブラシアーム４３の下方に配置されている。スプレーノズル２２の下端部は、ブラシ２１の内部に配置されている。
ブラシ２１は、ホルダー４５およびホルダー取付部４４を介してブラシアーム４３に支持されている。ホルダー取付部４４は、ブラシアーム４３に固定されている。ホルダー４５は、取り外し可能にホルダー取付部４４に取り付けられている。ホルダー４５は、ブラシ２１を取り囲む円筒状の周壁部４５ａと、周壁部４５ａの下端から内方に延びる円環状の底壁部４５ｂとを含む。ブラシ２１は、底壁部４５ｂから下方に突出している。
ブラシ２１は、たとえば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）やウレタンなどの合成樹脂で形成された弾性変形可能な柱状のスポンジである。ブラシ２１は、基板Ｗの上面に押し付けられる下面２１ａと、下面２１ａの中央部で開口する中央開口２１ｂと、中央開口２１ｂから上方に延びるノズル挿入穴２１ｃとを含む。ブラシ２１の下面２１ａは、平坦な水平面であってもよいし、下方に凸の半球面であってもよい。図３（ｂ）に示すように、ブラシ２１をその下から鉛直に見ると、ブラシ２１の下面２１ａは、円環状である。
図３（ａ）に示すように、スプレーノズル２２は、ホルダー取付部４４を鉛直に貫通する通り穴４４ｈに挿入されている。スプレーノズル２２は、さらに、ブラシ２１を上下方向に貫通するノズル挿入穴２１ｃに挿入されている。スプレーノズル２２の下端部は、ノズル挿入穴２１ｃ内に配置されている。ブラシ２１の下面２１ａは、スプレーノズル２２の下端部よりも下方に配置されている。図３（ｂ）に示すように、ブラシ２１をその下方から鉛直に見ると、スプレーノズル２２の液体吐出口２２ａおよび気体吐出口２２ｂは、ブラシ２１から露出している。
ホルダー取付部４４の通り穴４４ｈの内径は、スプレーノズル２２の外径よりも大きい。同様に、ノズル挿入穴２１ｃの内径は、スプレーノズル２２の外径よりも大きい。ホルダー取付部４４およびブラシ２１は、スプレーノズル２２に対して鉛直に移動可能である。ノズル挿入穴２１ｃの内径は、スプレーノズル２２の外径と概ね等しくてもよい。これは、ノズル挿入穴２１ｃの内径がスプレーノズル２２の外径よりも多少小さくても、スプレーノズル２２をノズル挿入穴２１ｃに挿入しようとすると、ブラシ２１の弾性変形によりノズル挿入穴２１ｃの内径が広がるからである。
図３（ａ）に示すように、ブラシアーム４３の根本部は、メインアーム４１に設けられたスライド溝４６に挿入されている。スライド溝４６は、水平に凹んでいると共に、鉛直に延びている。ブラシアーム４３の根本部は、スライド溝４６に沿って鉛直に移動可能である。ブラシアーム４３は、ボルト４７によってメインアーム４１に固定されている。ボルト４７の頭部４７ａは、メインアーム４１に対してブラシアーム４３とは反対側に配置されている。ボルト４７の軸部４７ｂは、メインアーム４１を水平に貫通するボルト穴４１ｈに挿入されている。ボルト４７の軸部４７ｂは、ブラシアーム４３に設けられた雌ねじ穴４３ｈに取り付けられている。これにより、ブラシアーム４３がメインアーム４１に締結されている。
図３（ｃ）に示すように、メインアーム４１のボルト穴４１ｈは、鉛直に延びる長穴である。水平方向へのボルト穴４１ｈの長さは、ボルト４７の軸部４７ｂの外径よりも大きく、ボルト４７の頭部４７ａの外径よりも小さい。鉛直方向へのボルト穴４１ｈの長さは、ボルト４７の頭部４７ａの外径よりも大きい。ボルト４７を緩めれば、ボルト４７をメインアーム４１に対して鉛直に移動させることができる。その後、ボルト４７を締めれば、ブラシアーム４３を固定することができる。これにより、メインアーム４１に対するブラシ２１の位置を鉛直方向に変更することができ、ブラシ２１の下面２１ａとスプレーノズル２２の下端部との高低差を変更することができる。
図４Ａおよび図４Ｂは、基板処理装置１によって実行される基板Ｗの処理の一例を説明するための工程図である。図５Ａ〜図５Ｊは、図４Ａまたは図４Ｂに示す処理が実行されているときの基板Ｗの様子を示す模式図である。以下では、図１を参照する。図４Ａ、図４Ｂ、および図５Ａ等については適宜参照する。以下の各工程は、制御装置３が基板処理装置１を制御することにより実行される。言い換えると、制御装置３は、以下の各工程を実行するようにプログラムされている。
基板処理装置１によって基板Ｗが処理されるときには、ブラシ２１およびスプレーノズル２２が基板Ｗの上方から退避しており、カップ９が下位置に位置している状態で、搬送ロボット（図示せず）が、基板Ｗをハンドで支持しながら、ハンドをチャンバー４内に進入させる。その後、搬送ロボットは、基板Ｗの表面または裏面が上に向けられた状態でハンド上の基板Ｗをスピンチャック５の上に置く（ステップＳ１）。スピンモータ８は、基板Ｗがチャックピン６によって把持された後、基板Ｗの回転を開始させる（ステップＳ２）。搬送ロボットは、基板Ｗをスピンチャック５の上に置いた後、ハンドをチャンバー４の内部から退避させる。
駆動機構２４は、基板Ｗがスピンチャック５上に置かれた後、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を待機下位置から中央上位置と中央下位置との間の中央中間位置（図５Ａに示す位置）に移動させる（ステップＳ３）。さらに、カップ昇降ユニット１０がカップ９を下位置から上位置に上昇させる（ステップＳ４）。その後、リンス液バルブ１２が開かれ、リンス液ノズル１１が基板Ｗの上面中央部に向けて純水の吐出を開始する（ステップＳ５）。回転している基板Ｗの上面に着液した純水は、遠心力で基板Ｗの上面に沿って外方に流れ、基板Ｗの外周部から外方に飛散する。これにより、純水が基板Ｗの上面の各部に供給され、基板Ｗの上面全域を覆う純水の液膜が形成される。
次に、図５Ａに示すように、ブラシ２１およびスプレーノズル２２が中央中間位置に位置している状態で、液体バルブ２５および気体バルブ２７が開かれ、スプレーノズル２２が複数の液滴の噴射を開始する（ステップＳ６）。複数の液滴は、基板Ｗの上面中央部を覆う純水の液膜を貫通し、基板Ｗの上面中央部に衝突する。図５Ｂに示すように、この状態で、駆動機構２４は、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を中央中間位置から中央下位置（図５Ｂに示す位置）に下降させる（ステップＳ７）。この間に、ブラシ２１の下面２１ａは、純水の液膜を介して基板Ｗの上面中央部に押し付けられ、基板Ｗの上面内の着陸領域Ｒｌに接触する。
次に、駆動機構２４は、スプレーノズル２２が複数の液滴を噴射しており、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面に押し付けられている状態で、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を径方向Ｄｒにおける外方に移動させる（ステップＳ８）。図５Ｃに示すように、基板Ｗの上面内の衝突領域Ｒｃ、つまり、複数の液滴が衝突する領域は、径方向Ｄｒへのスプレーノズル２２の移動に伴って着陸領域Ｒｌの内縁Ｒｌｉを通過する。そして、衝突領域Ｒｃが着陸領域Ｒｌの外縁Ｒｌｏに達すると、液体バルブ２５および気体バルブ２７が閉じられ、スプレーノズル２２が複数の液滴の噴射を停止する（ステップＳ９）。この間に、複数の液滴が着陸領域Ｒｌの各部に衝突し、ブラシ２１から着陸領域Ｒｌに転移した汚染が除去される。
図５Ｄおよび図５Ｅに示すように、液滴の噴射が停止された後は、駆動機構２４は、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面に押し付けられている状態で、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を外周下位置（図５Ｅに示す位置）まで径方向Ｄｒにおける外方に移動させる（ステップＳ１０）。これにより、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面の各部に擦り付けられ、基板Ｗの上面がブラシ２１で洗浄される。
図５Ｆに示すように、ブラシ２１およびスプレーノズル２２が外周下位置に達すると、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面に接触している状態で、液体バルブ２５および気体バルブ２７が開かれ、スプレーノズル２２が複数の液滴の噴射を開始する（ステップＳ１１）。ブラシ２１が多孔質のスポンジであるため、ノズル挿入穴２１ｃ内の流体の一部は、ブラシ２１の中央開口２１ｂではなく、ブラシ２１を通じてブラシ２１の外に排出される。しかしながら、ブラシ２１の中央開口２１ｂが塞がれている状態でノズル挿入穴２１ｃに流体が供給されると、ノズル挿入穴２１ｃ内の圧力が高まる。
図５Ｇに示すように、駆動機構２４は、スプレーノズル２２が複数の液滴の噴射を開始した後、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を外周下位置から外周下位置と外周上位置との間の下側非接触位置（図５Ｇに示す位置）まで上昇させる（ステップＳ１２）。これにより、基板Ｗの上面外周部内の領域である離陸領域Ｒｔからブラシ２１の下面２１ａが上方に離れる。下側非接触位置に位置しているブラシ２１の下面２１ａから基板Ｗの上面までの鉛直方向の距離は、たとえば、ブラシ２１の下面２１ａの外径よりも小さい。この距離は、ブラシ２１の中央開口２１ｂの直径よりも小さくてもよい。
ノズル挿入穴２１ｃ内の圧力が上昇しているので、駆動機構２４がブラシ２１およびスプレーノズル２２を外周下位置から下側非接触位置まで上昇させると、ノズル挿入穴２１ｃ内の気体および液体は、ノズル挿入穴２１ｃ内の圧力でブラシ２１の中央開口２１ｂから下方に排出され、ブラシ２１の下面２１ａと基板Ｗの上面との間の隙間を放射状に飛散する。この隙間を高速で通過する気体および液体は、ブラシ２１の下面２１ａや基板Ｗの上面に付着している汚染に衝突する。これにより、ブラシ２１の下面２１ａと基板Ｗの上面とに残留する汚染の量を低減できる。
駆動機構２４がブラシ２１およびスプレーノズル２２を下側非接触位置まで上昇させた後も、スプレーノズル２２は、複数の液滴の噴射を続けている。このとき、複数の液滴が衝突する基板Ｗの上面内の衝突領域Ｒｃは、回転している基板Ｗの上面外周部に位置している。したがって、複数の液滴は、離陸領域Ｒｔの全周に衝突する。これにより、ブラシ２１が離陸領域Ｒｔから離れるときに当該領域に残った汚染が、液滴の衝突による衝撃で基板Ｗから除去される。
基板Ｗの上面に衝突した複数の液滴は、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面から離れ、ノズル挿入穴２１ｃ内の圧力が開放された後も、ブラシ２１の下面２１ａと基板Ｗの上面との間の隙間を放射状に流れる。下側非接触位置は、ブラシ２１の下面２１ａと基板Ｗの上面との間の隙間が液体で満たされる位置であってもよいし、当該隙間を流れる液体がブラシ２１の下面２１ａに断続的に接触する位置であってもよい。いずれの場合でも、外方に流れる液体がブラシ２１の下面２１ａに供給されるので、ブラシ２１の下面２１ａに残留する汚染の量を低減できる。
図５Ｈに示すように、駆動機構２４は、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を下側非接触位置で静止させた後、スプレーノズル２２が複数の液滴を噴射している状態で、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を下側非接触位置から上側非接触位置（図５Ｈに示す位置）まで上昇させる（ステップＳ１３）。上側非接触位置は、下側非接触位置の上方の位置である。上側非接触位置は、外周上位置であってもよい。上側非接触位置に配置されているブラシ２１の下面２１ａから基板Ｗの上面までの鉛直方向の距離は、中央開口２１ｂの半径以上であってもよい。
ブラシ２１およびスプレーノズル２２が上側非接触位置に配置されると、スプレーノズル２２が基板Ｗの上面から上方に遠ざかる。複数の液滴は、スプレーノズル２２の下端部から円錐状に広がりながら下方に飛散する。スプレーノズル２２が基板Ｗから遠ざかると、複数の液滴が衝突する基板Ｗの上面内の衝突領域Ｒｃの外径が増加する。ブラシ２１およびスプレーノズル２２が上側非接触位置に配置されているときも、基板Ｗは回転している。したがって、基板Ｗの上面内のより広い範囲に複数の液滴を衝突させることができ、ブラシ２１の下面２１ａから基板Ｗの上面に転移した汚染の残留量を低減できる。
図５Ｉに示すように、ブラシ２１およびスプレーノズル２２が上側非接触位置で静止した後、液体バルブ２５および気体バルブ２７が閉じられ、スプレーノズル２２が複数の液滴の噴射を停止する（ステップＳ１４）。その後、駆動機構２４は、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を上側非接触位置から中央中間位置まで径方向Ｄｒにおける内方に移動させる（ステップＳ１５）。その後、必要に応じてステップＳ６からステップＳ１５までの一連の工程を１回以上行う（ステップＳ１６）。ただし、最後の回では、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を中央中間位置に移動させずに、待機下位置に移動させる（ステップＳ１７）。
図５Ｊに示すように、待機ポッド３１の洗浄液吐出口３１ａからの純水の吐出を切り替える洗浄液バルブ３２は、ブラシ２１およびスプレーノズル２２が待機下位置に達する前に開かれる。これにより、複数の洗浄液吐出口３１ａが純水の吐出を開始する。駆動機構２４は、複数の洗浄液吐出口３１ａが純水を吐出している状態で、ブラシ２１を待機ポッド３１の上方から待機ポッド３１内に挿入する。駆動機構２４は、さらに、待機ポッド３１内でブラシ２１を鉛直方向に１回以上往復させる。ブラシ２１に対して純水が供給される位置は、ブラシ２１の昇降に伴って鉛直方向に移動する。これにより、ブラシ２１に付着している汚染が洗い流され、汚染の残留量が低減される（ステップＳ１８）。
リンス液ノズル１１は、ブラシ２１が基板Ｗから離れた後も、純水の吐出を継続している。したがって、基板Ｗの上面全域は、純水の液膜で覆われている。リンス液バルブ１２が閉じられ（ステップＳ１９）、リンス液ノズル１１が純水の吐出を停止した後は、スピンモータ８が基板Ｗを回転方向に加速させ、これまでの回転速度よりも大きい高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で基板Ｗを回転させる。基板Ｗ上の液体は、遠心力で基板Ｗからその周囲に飛散し、基板Ｗから除去される。これにより、基板Ｗが乾燥する（ステップＳ２０）。基板Ｗの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、スピンモータ８が回転を停止する（ステップＳ２１）。これにより、基板Ｗの回転が停止される。
基板Ｗの回転が停止された後は、カップ昇降ユニット１０が、カップ９を下位置まで下降させる（ステップＳ２２）。その後、搬送ロボット（図示せず）が、ハンドをチャンバー４内に進入させる。搬送ロボットは、複数のチャックピン６が基板Ｗの把持を解除した後、スピンチャック５上の基板Ｗをハンドで支持する。その後、搬送ロボットは、基板Ｗをハンドで支持しながら、ハンドをチャンバー４の内部から退避させる。これにより、処理済みの基板Ｗがチャンバー４から搬出される（ステップＳ２３）。
以上のように本実施形態では、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を中央下位置に向けて下方に移動させる。これにより、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面に近づき、基板Ｗの上面内の着陸領域Ｒｌに接触する。その後、基板Ｗが鉛直な回転軸線Ａ１まわりに回転しており、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面に接触している状態で、ブラシ２１を中央下位置から外周下位置まで径方向Ｄｒに移動させる。これにより、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面に擦り付けられ、基板Ｗの上面がブラシ２１で洗浄される。
その後、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を外周下位置から下側非接触位置まで上方に移動させる。これにより、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面内の離陸領域Ｒｔから離れる。この状態で、スプレーノズル２２が複数の液滴を生成する。複数の液滴は、ブラシ２１の下面２１ａで開口する中央開口２１ｂを下方に通過して、基板Ｗの上面内の離陸領域Ｒｔに衝突する。ブラシ２１が基板Ｗから離れるときに離陸領域Ｒｔに残った汚染は、液滴の衝突による衝撃で基板Ｗから除去される。
スプレーノズル２２によって生成された複数の液滴は、基板Ｗの上面に衝突した後、ブラシ２１の下面２１ａと基板Ｗの上面との間の隙間を外方に通過する。この隙間を通過する液体の一部は、ブラシ２１の下面２１ａに供給される。これにより、ブラシ２１の下面２１ａに付着している汚染が洗い流される。さらに、複数の液滴は、基板Ｗの上面内の衝突領域Ｒｃに衝突した後、衝突領域Ｒｃから放射状に広がる。つまり、基板Ｗに衝突した液体は、衝突領域Ｒｃから複数の方向に広がる。そのため、液体が一つの方向だけに流れる場合と比較して、ブラシ２１の下面２１ａ内のより広い範囲から汚染を除去できる。
このように、ブラシ２１の下面２１ａに付着している汚染を洗い流すことができ、汚染の残留量を低減できるので、ブラシ２１を次の基板Ｗに接触させたときに、ブラシ２１の下面２１ａから基板Ｗの上面内の着陸領域Ｒｌに移る汚染の量を低減できる。さらに、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面から離れた後に、複数の液滴を基板Ｗの上面内の離陸領域Ｒｔに衝突させるので、離陸領域Ｒｔに残留する汚染の量を低減できる。これにより、基板Ｗの上面に残留する汚染の量を低減でき、基板Ｗの清浄度を高めることができる。
本実施形態では、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面に接触している状態で、スプレーノズル２２が複数の液滴を生成する。ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面に接触しているときは、ブラシ２１の下面２１ａで開口する中央開口２１ｂが基板Ｗの上面で塞がれているので、ノズル挿入穴２１ｃ内で複数の液滴が生成されると、ノズル挿入穴２１ｃ内の圧力が高まる。したがって、ブラシ２１の下面２１ａは、ノズル挿入穴２１ｃ内の圧力が高い状態で基板Ｗの上面から上方に離れる。
ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面から離れたとき、ノズル挿入穴２１ｃ内の液体は、ノズル挿入穴２１ｃ内の圧力でブラシ２１の中央開口２１ｂから下方に排出され、ブラシ２１の下面２１ａと基板Ｗの上面との間の隙間を放射状に飛散する。ブラシ２１と基板Ｗとの間の隙間を高速で通過する液体は、ブラシ２１の下面２１ａや基板Ｗの上面に付着している汚染に衝突する。これにより、ブラシ２１の下面２１ａと基板Ｗの上面とに付着している汚染を除去でき、これらに残留する汚染の量を低減できる。
本実施形態では、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を下側非接触位置の上方の上側非接触位置に位置させながら、スプレーノズル２２に複数の液滴を生成させる。複数の液滴は、通常、スプレーノズル２２の下端部から直線状に飛散するのではなく、スプレーノズル２２の下端部から円錐状に広がりながら下方に飛散する。スプレーノズル２２が基板Ｗから遠ざかると、複数の液滴が衝突する基板Ｗの上面内の衝突領域Ｒｃの外径が増加する。したがって、スプレーノズル２２を上側非接触位置に位置させることにより、基板Ｗの上面内のより広い範囲に複数の液滴を衝突させることができ、ブラシ２１の下面２１ａから基板Ｗの上面に転移した汚染の残留量を低減できる。
本実施形態では、スプレーノズル２２に複数の液滴を生成させながら、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を中央下位置から外周下位置の方に径方向Ｄｒに移動させる。ブラシ２１が中央下位置に配置されると、ブラシ２１の下面２１ａは、基板Ｗの上面内の着陸領域Ｒｌに接触する。このとき、ブラシ２１の下面２１ａに残留している汚染は着陸領域Ｒｌに転移し得る。複数の液滴が衝突する基板Ｗの上面内の衝突領域Ｒｃは、径方向Ｄｒへのスプレーノズル２２の移動に伴って着陸領域Ｒｌに重なる。ブラシ２１から着陸領域Ｒｌに移った汚染は、液滴の衝突による衝撃で除去される。これにより、基板Ｗの上面に残留する汚染の量を低減でき、基板Ｗの清浄度を高めることができる。
本実施形態では、液滴が衝突する衝突領域Ｒｃが基板Ｗの上面内を径方向Ｄｒに移動する。ブラシ２１およびスプレーノズル２２が中央下位置に配置されたときにブラシ２１の下面２１ａが接触する着陸領域Ｒｌは、衝突領域Ｒｃを取り囲む環状の領域である。衝突領域Ｒｃは、径方向Ｄｒへのスプレーノズル２２の移動に伴って中央下位置の内縁を通過する。液滴の生成は、少なくとも衝突領域Ｒｃが着陸領域Ｒｌの外縁Ｒｌｏに達するまで継続される。したがって、着陸領域Ｒｌの各部に液滴を衝突させることができ、基板Ｗの上面に残留する汚染の量を低減できる。
本実施形態では、ブラシ２１が基板Ｗの上面に接触する前に、スプレーノズル２２が液滴の生成を開始する。この状態で、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を中央下位置まで下降させる。さらに、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を中央下位置から外周下位置の方に径方向Ｄｒに移動させる。したがって、ブラシ２１およびスプレーノズル２２が中央下位置に移動した後に液滴の生成を開始する場合と比較して、スムーズにブラシ２１およびスプレーノズル２２を中央下位置から外周下位置の方に移動させることができる。
本実施形態では、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面に接触しており、スプレーノズル２２が液滴の生成を停止している状態で、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を径方向Ｄｒに移動させる。ブラシ２１の下面２１ａを基板Ｗの上面に接触させながら、スプレーノズル２２に液滴を生成させると、ブラシ２１に設けられたノズル挿入穴２１ｃ内の圧力が高まるので、ブラシ２１を基板Ｗから浮き上がらせる力が発生し得る。これは、ブラシ２１を基板Ｗに押し付ける力が弱まることを意味する。したがって、液滴の生成を停止しながら、ブラシ２１を基板Ｗの上面に押し付けることにより、汚染の除去率の低下を抑制または防止することができる。
他の実施形態
本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
たとえば、ブラシ２１は、スポンジブラシに限らず、合成樹脂製の複数の繊維を備えるブラシであってもよい。
スプレーノズル２２は、二流体ノズル以外のノズルであってもよい。たとえば、スプレーノズル２２は、複数の液滴をそれぞれ噴射する複数の液体吐出口を備えていてもよい。
リンス液ノズル１１とは別の保護液ノズル（いわゆる、カバーリンスノズル）が、処理ユニット２に設けられていてもよい。保護液ノズルは、ブラシ２１の下面２１ａが基板Ｗの上面に擦り付けられているときに基板Ｗの上面全域を覆う保護液を吐出するノズルである。保護液は、リンス液ノズル１１から吐出されるリンス液と同種の液体であってもよいし、リンス液とは異なる種類の液体であってもよい。
ブラシ２１の下面２１ａを回転している基板Ｗの上面に接触させながら、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を外周下位置から中央下位置に移動させてもよい。たとえば、外周下位置と中央下位置との間でブラシ２１およびスプレーノズル２２を往復させてもよい。ブラシ２１およびスプレーノズル２２が基板Ｗの直径の両端を通過するように、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を基板Ｗの外周から基板Ｗの外周に移動させてもよい。
ブラシ２１およびスプレーノズル２２が外周下位置から上方に移動する前ではなく、移動した後に、スプレーノズル２２に複数の液滴の噴射を開始させてもよい。
ブラシ２１およびスプレーノズル２２を上側非接触位置に位置させながら、スプレーノズル２２に複数の液滴を噴射させる離陸後スプレー工程を省略してもよい。
ブラシ２１およびスプレーノズル２２が中央下位置に移動する前ではなく、移動した後に、スプレーノズル２２に複数の液滴の噴射を開始させてもよい。
スプレーノズル２２から液滴の噴射は、ブラシ２１およびスプレーノズル２２が外周下位置に移動した後に開始してもよい。もしくは、常時スプレーノズル２２に複数の液滴を噴射させてもよい。つまり、ブラシ２１およびスプレーノズル２２が中央下位置から外周下位置に移動している間も、スプレーノズル２２に複数の液滴を噴射させてもよい。
図６に示すように、複数の液滴が衝突する基板Ｗの上面内の衝突領域Ｒｃを基板Ｗの上面外周部で径方向Ｄｒに移動させてもよい。
たとえば、ブラシ２１およびスプレーノズル２２が基板Ｗの上面外周部の上方に位置している状態で、スプレーノズル２２に複数の液滴を噴射させながら、ブラシ２１およびスプレーノズル２２を径方向Ｄｒに往復させてもよい。このとき、ブラシ２１およびスプレーノズル２２は、下側非接触位置または上側非接触位置に配置されていてもよいし、これらとは異なる高さに配置されていてもよい。この構成によれば、離陸領域Ｒｔを含む基板Ｗの上面内のより広い範囲に液滴を衝突させることができ、離陸領域Ｒｔに残留する汚染の量をさらに低減できる。
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、ブラシ２１は、ノズル挿入穴２１ｃ内の流体をブラシ２１の外に逃がす少なくとも一つの逃がし穴５１Ａ、５１Ｂをさらに備えていてもよい。
図７Ａおよび図７Ｂは、逃がし穴５１Ａ、５１Ｂがノズル挿入穴２１ｃの内周面とブラシ２１の外周面とで開口している例を示している。図７Ａに示すように、逃がし穴５１Ａは、ブラシ２１の下面２１ａで開口していてもよい。図７Ｂに示すように、逃がし穴５１Ｂは、ブラシ２１の下面２１ａで開口していなくてもよい。逃がし穴５１Ａがブラシ２１の下面２１ａで開口している場合、逃がし穴５１Ａがブラシ２１の洗浄力に影響を及ぼすことを防止するために、逃がし穴５１Ａは、ブラシ２１の移動方向とは異なる方向に延びていることが好ましい。
図７Ａおよび図７Ｂに示す構成によれば、ブラシ２１に設けられたノズル挿入穴２１ｃ内の流体が、ブラシ２１の中央開口２１ｂではなく、逃がし穴５１Ａ、５１Ｂを通じてブラシ２１の外に排出される。したがって、ブラシ２１の下面２１ａを基板Ｗの上面に接触させながら、スプレーノズル２２に液滴を生成させたとしても、ノズル挿入穴２１ｃ内の圧力が上がり難い。これにより、ブラシ２１による洗浄力の低下を抑制または防止することができる。
基板処理装置１は、円板状の基板Ｗを処理する装置に限らず、多角形の基板Ｗを処理する装置であってもよい。
前述の全ての構成の２つ以上が組み合わされてもよい。前述の全ての工程の２つ以上が組み合わされてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
１ ：基板処理装置
３ ：制御装置
５ ：スピンチャック（基板保持手段）
６ ：チャックピン
８ ：スピンモータ
２１ ：ブラシ
２１ａ ：ブラシの下面
２１ｂ ：ブラシの中央開口
２１ｃ ：ブラシのノズル挿入穴
２２ ：スプレーノズル
２２ａ ：液体吐出口
２２ｂ ：気体吐出口
５１Ａ ：逃がし穴
５１Ｂ ：逃がし穴
Ａ１ ：回転軸線
Ｄｒ ：径方向
Ｐｃ ：中央位置
Ｐｅ ：外周位置
Ｐｓ ：待機位置
Ｒｃ ：衝突領域
Ｒｌ ：着陸領域
Ｒｌｉ ：着陸領域の内縁
Ｒｌｏ ：着陸領域の外縁
Ｒｔ ：離陸領域
Ｗ ：基板

Claims (18)

  1. 水平に保持された基板の上面に押し付けられる下面と、前記下面の中央部で開口する中央開口と、前記中央開口から上方に延びるノズル挿入穴と、を含むブラシと、前記ノズル挿入穴に挿入されており、前記中央開口を通じて前記基板の上面の方に飛散する複数の液滴を生成するスプレーノズルと、を備える基板処理装置によって実行される基板処理方法であって、
    前記ブラシおよびスプレーノズルを着陸位置まで下方に移動させることにより、前記ブラシの下面を前記基板の上面に接触させるブラシ着陸工程と、
    前記基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに前記基板を回転させながら、前記ブラシおよびスプレーノズルを前記回転軸線に直交する水平な径方向に前記着陸位置から離陸位置まで移動させることにより、前記ブラシの下面を前記基板の上面に沿って移動させるスクラブ洗浄工程と、
    前記ブラシおよびスプレーノズルを前記離陸位置から下側非接触位置まで上方に移動させることにより、前記ブラシの下面を前記基板の上面から離すブラシ離陸工程と、
    前記ブラシおよびスプレーノズルが前記下側非接触位置に位置している状態で前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させることにより、前記複数の液滴を前記基板の上面に衝突させ、その後、前記基板の上面に衝突した前記複数の液滴を、前記ブラシの下面に供給しながら前記ブラシの下面と前記基板の上面との間の隙間から排出する離陸時スプレー工程とを含む、基板処理方法。
  2. 前記離陸時スプレー工程は、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記離陸位置から上方に移動する前に、前記スプレーノズルに前記複数の液滴の生成を開始させる離陸前スプレー開始工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記ブラシおよびスプレーノズルを前記下側非接触位置から上側非接触位置まで上方に移動させるブラシ上昇工程と、
    前記ブラシおよびスプレーノズルが前記上側非接触位置に位置している状態で前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させる離陸後スプレー工程とをさらに含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
  4. 前記ブラシの下面が前記基板の上面から上方に離れる前記基板の上面内の離陸領域の上方で、前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させながら、前記ブラシおよびスプレーノズルを前記径方向に移動させる移動スプレー工程をさらに含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
  5. 前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させながら、前記ブラシおよびスプレーノズルを前記着陸位置から前記離陸位置の方に前記径方向に移動させる着陸時スプレー工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  6. 前記着陸時スプレー工程は、少なくとも、前記複数の液滴が衝突する前記基板の上面内の衝突領域が、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記着陸位置に配置されたときに前記ブラシの下面が接触する前記基板の上面内の着陸領域の外縁に達するまで、前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させる工程である、請求項５に記載の基板処理方法。
  7. 前記着陸時スプレー工程は、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記着陸位置に移動する前に、前記スプレーノズルに前記複数の液滴の生成を開始させる着陸前スプレー開始工程を含む、請求項５または６に記載の基板処理方法。
  8. 前記スクラブ洗浄工程は、前記着陸位置から前記離陸位置までの範囲の少なくとも一部において前記スプレーノズルに前記複数の液滴の生成を停止させながら、前記ブラシおよびスプレーノズルを前記径方向に移動させるスプレー停止中スクラブ洗浄工程を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  9. 前記ノズル挿入穴内の流体を前記ノズル挿入穴の内周面から前記ブラシの外面まで延びる逃がし穴を通じて排出する流体排出工程をさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  10. 基板を水平に保持しながら、前記基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板保持手段と、
    前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に押し付けられる下面と、前記下面の中央部で開口する中央開口と、前記中央開口から上方に延びるノズル挿入穴と、を含むブラシと、
    前記ノズル挿入穴に挿入されており、前記中央開口を通じて前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面の方に飛散する複数の液滴を生成するスプレーノズルと、
    前記ブラシおよびスプレーノズルを移動させる駆動手段と、
    前記スプレーノズルおよび駆動手段を制御する制御装置とを備え、
    前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを着陸位置まで下方に移動させることにより、前記ブラシの下面を前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に接触させるブラシ着陸工程と、
    前記基板保持手段に前記基板を前記回転軸線まわりに回転させながら、前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを前記回転軸線に直交する水平な径方向に前記着陸位置から離陸位置まで移動させることにより、前記ブラシの下面を前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に沿って移動させるスクラブ洗浄工程と、
    前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを前記離陸位置から下側非接触位置まで上方に移動させることにより、前記ブラシの下面を前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面から離すブラシ離陸工程と、
    前記ブラシおよびスプレーノズルが前記下側非接触位置に位置している状態で前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させることにより、前記複数の液滴を前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に衝突させ、その後、前記基板の上面に衝突した前記複数の液滴を、前記ブラシの下面に供給しながら前記ブラシの下面と前記基板の上面との間の隙間から排出する離陸時スプレー工程と、を実行する、基板処理装置。
  11. 前記離陸時スプレー工程は、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記離陸位置から上方に移動する前に、前記スプレーノズルに前記複数の液滴の生成を開始させる離陸前スプレー開始工程を含む、請求項１０に記載の基板処理装置。
  12. 前記制御装置は、
    前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを前記下側非接触位置から上側非接触位置まで上方に移動させるブラシ上昇工程と、
    前記ブラシおよびスプレーノズルが前記上側非接触位置に位置している状態で前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させる離陸後スプレー工程と、をさらに実行する、請求項１０または１１に記載の基板処理装置。
  13. 前記制御装置は、前記ブラシの下面が前記基板の上面から上方に離れる前記基板の上面内の離陸領域の上方で、前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させながら、前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを前記径方向に移動させる移動スプレー工程をさらに実行する、請求項１０または１１に記載の基板処理装置。
  14. 前記制御装置は、前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させながら、前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを前記着陸位置から前記離陸位置の方に前記径方向に移動させる着陸時スプレー工程をさらに実行する、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  15. 前記着陸時スプレー工程は、少なくとも、前記複数の液滴が衝突する前記基板の上面内の衝突領域が、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記着陸位置に配置されたときに前記ブラシの下面が接触する前記基板の上面内の着陸領域の外縁に達するまで、前記スプレーノズルに前記複数の液滴を生成させる工程である、請求項１４に記載の基板処理装置。
  16. 前記着陸時スプレー工程は、前記ブラシおよびスプレーノズルが前記着陸位置に移動する前に、前記スプレーノズルに前記複数の液滴の生成を開始させる着陸前スプレー開始工程を含む、請求項１４または１５に記載の基板処理装置。
  17. 前記スクラブ洗浄工程は、前記着陸位置から前記離陸位置までの範囲の少なくとも一部において前記スプレーノズルに前記複数の液滴の生成を停止させながら、前記駆動手段に前記ブラシおよびスプレーノズルを前記径方向に移動させるスプレー停止中スクラブ洗浄工程を含む、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  18. 前記ブラシは、前記ノズル挿入穴の内周面から前記ブラシの外面まで延びる逃がし穴をさらに含む、請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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